DE102016102683A1 - Method for controlling the printing elements of mutually offset printheads in an ink printing device - Google Patents
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Abstract
Die Druckbilder werden in der Druckersteuerung als Bitmaps aus in Zeilen und Spalten angeordneten Bitmapdaten gespeichert, wobei jeweils einer Spalte des Bitmaps ein Druckelement eines Druckkopfes zugeordnet werden kann. Den in einem Überlappungsbereich liegenden Druckelementen der Druckköpfe können gleiche Bitmapdaten des Bitmaps zugeordnet werden, wobei die Druckelemente im Überlappungsbereich derart angesteuert werden, dass ein einem Bitmapdatum zugeordneter Druckpunkt sowohl von einem Druckelement des einen Druckkopfes als auch von einem Druckelement des anderen Druckkopfes gedruckt werden kann.The print images are stored in the printer controller as bitmaps of bitmap data arranged in rows and columns, wherein in each case a print element of a print head can be assigned to a column of the bitmap. The print elements of the print heads lying in an overlap area can be assigned the same bitmap data of the bitmap, wherein the print elements in the overlap area are controlled in such a way that a print dot assigned to a bitmap datum can be printed both by a print element of the one print head and by a print element of the other print head.
Description
Zum ein- oder mehrfarbigen Bedrucken eines Bedruckstoffs z.B. eines Einzelblattes oder eines bandförmigen Bedruckstoffs aus verschiedensten Materialien, z.B. einer Papierbahn, können Tintendruckgeräte eingesetzt werden. Der Aufbau solcher Tintendruckgeräte ist bekannt, s. z.B.
Der Aufbau eines Druckkopfes, der z.B. Druckelemente mit piezoelektrischen Aktivatoren aufweist, ist aus
In einem Inkjet-Drucksystem können die Tintendruckköpfe einer Farbe in einem Druckriegel nebeneinander und versetzt zueinander angeordnet werden, um eine größere Druckbreite bzw. eine höhere Druckauflösung oder Druckgeschwindigkeit zu erreichen. Die Druckköpfe innerhalb eines Druckriegels müssen dann zueinander mechanisch ausgerichtet werden können oder der Druckzeitpunkt der Düsen der Druckköpfe muss elektronisch eingestellt werden können, so dass die Druckpunkte auf dem Bedruckstoff auf die durch die Drucksteuerung vorgegebene Sollstelle auftreffen.In an inkjet printing system, the inkjet print heads of a color in a print bar can be arranged side by side and offset from one another to achieve a larger print width or a higher print resolution or printing speed. The printheads within a print bar then have to be mechanically aligned with each other, or the print timing of the nozzles of the print heads must be electronically adjustable so that the print dots on the substrate impinge upon the desired location dictated by the print control.
Bei der Anordnung der Druckköpfe zueinander auf dem Druckriegel ist dabei zu beachten, dass beim Druck keine Lücken im Druckbild entstehen dürfen. Um dieses Ziel zu erreichen, ist es bekannt, die Druckköpfe versetzt zueinander derart anzuordnen, dass in einem Überlappungsbereich sich Düsen aus beiden angrenzenden Druckköpfen befinden. Aus
In
- – Beim ersten Lösungsweg drucken im Überlappungsbereich die Druckelemente beider Druckköpfe: Diese Vorgehensweise führt dazu, dass das Druckbild im Überlappungsbereich verstärkt ist. Diese Betriebsweise wird bei flächigen Druckbildern angewandt.
- – Beim zweiten Lösungsweg feuern die Druckelemente der beiden Druckköpfe im Überlappungsbereich abwechselnd. Diese Betriebsweise führt zu einem unregelmäßigen Druckbild im Überlappungsbereich.
- – Beim dritten Lösungsweg feuern nur die Druckelemente eines der Druckköpfe im Überlappungsbereich der beiden Druckköpfe. Diese Betriebsweise wird als vorteilhaft beim Druck von Linien angesehen.
- - In the first approach, the print elements of both printheads print in the overlap area: this procedure causes the print image in the overlap area to be reinforced. This mode of operation is used for areal printed images.
- - In the second approach, the print elements of the two printheads fire alternately in the overlap area. This mode of operation leads to an irregular printed image in the overlapping area.
- - In the third approach, only the print elements of one of the printheads fire in the overlap area of the two printheads. This mode of operation is considered to be advantageous in printing lines.
Entsprechend dem Offset-Druck können im Digitaldruck die Druckbilder nach bekannten Rasterverfahren in einem Pixelraster dargestellt werden. Dem Pixelraster entspricht in der Druckersteuerung eine Bitmap aus Bitmapdaten, die angeben, ob dem einzelnen Pixel im Pixelraster ein "1" für die Erzeugung eines Druckpunkts auf dem Bedruckstoff oder eine "0" für keinen Druckpunkt zuzuordnen ist. In der Druckersteuerung werden dann die Druckbilder als Bitmaps gespeichert, wobei die einzelnen Bitmapdaten (auch Druckdaten genannt) angeben, ob das diesem Bitmapdatum zugeordnete Druckelement einen Tintentropfen feuert oder nicht. Der Grauwert oder Tonwert eines derart gerasterten Druckbildes wird durch das Verhältnis der PELs (printed element), die Druckpunkte aufweisen, zu den PELs, die keine Druckpunkte aufweisen, definiert.According to the offset printing, the print images can be displayed in a pixel grid according to known raster methods in digital printing. The pixel grid in the printer control corresponds to a bitmap of bitmap data which indicates whether the individual pixel in the pixel grid has to be assigned a "1" for the creation of a printing dot on the printing substrate or a "0" for no printing dot. In the printer controller, the print images are then stored as bitmaps, the individual bitmap data (also called print data) indicating whether or not the print element assigned to this bitmap datum fires an ink drop. The gray level or tonal value of such a screened print image is defined by the ratio of PELs having printed dots to PELs having no printed dots.
Hochleistungsdrucksysteme bestehen somit aus einer Anordnung mehrerer versetzt zueinander angeordneter Druckköpfe. Dies ermöglicht ein nahtloses Drucken über die Grenzen der Druckköpfe hinaus in Vielfachen der Breite der Druckköpfe. Die in den Bitmaps aufbereiteten Druckdaten werden in einem definierten Koordinatensystem in der Druckersteuerung den Druckelementen zugeordnet und zeilenweise gedruckt. Technisch aufwendig ist hierbei die exakte Justage der Druckköpfe zueinander, da bereits Abweichungen in der Größenordnung von 10 µm zu sichtbaren Streifenbildungen in gleichmäßig eingefärbten Flächen führen können. High-performance printing systems thus consist of an arrangement of several mutually offset printheads. This allows for seamless printing beyond the boundaries of the printheads, many times the width of the printheads. The print data processed in the bitmaps are assigned to the print elements in a defined coordinate system in the printer controller and printed line by line. Technically complex here is the exact adjustment of the print heads to each other, as already deviations in the order of 10 μm can lead to visible banding in evenly colored areas.
Während die Justage in Druckrichtung noch durch Anpassung des Timings bei der Tropfenbildung elektronisch kompensiert werden kann, ist insbesondere die Einstellung quer zur Druckrichtung bisher nur durch mechanische Justage zu erreichen. Dies erfordert hochpräzise Mechanikelemente sowie einen zeitaufwändigen Einstellprozess bei der Installation und beim Austausch einzelner Druckköpfe. While the adjustment in the printing direction can be compensated electronically by adjusting the timing during the droplet formation, in particular the adjustment transversely to the printing direction has hitherto been achieved only by mechanical adjustment. This requires high-precision mechanical elements and a time-consuming setting process during the installation and replacement of individual printheads.
Das von der Erfindung zu lösende Problem besteht darin, ein Verfahren zum Betrieb von Druckköpfen innerhalb einer mehrere versetzt zueinander und sich überlappender Druckköpfe aufweisenden Druckkopfanordnung in einem Tintendruckgerät anzugeben, bei dem die Überlagerungseffekte von benachbart liegenden Druckköpfen im Überlappungsbereich minimiert werden können.The problem to be solved by the invention is to provide a method of operating printheads within a printhead assembly having a plurality of staggered and overlapping printheads in an inkjet printing apparatus wherein the overlay effects of adjacent printheads in the overlap region can be minimized.
Dieses Problem wird durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This problem is solved by a method according to the features of
Anhand eines neuartigen Korrekturverfahrens im Rasterprozess zu den Druckdaten wird die bisherige mechanische Einstellarbeit von sich überlappenden Druckköpfen ersetzt durch eine lokal begrenzte Korrektur bei den Bitmapdaten für diese Druckköpfe. Dann können die Druckköpfe mechanisch fest zueinander und mit einem definierten Überlappungsbereich zueinander auf dem Druckriegel eingebaut werden.By means of a novel correction process in the raster process to the print data, the previous mechanical adjustment work of overlapping printheads is replaced by a locally limited correction in the bitmap data for these printheads. Then the printheads can be installed mechanically fixed to each other and with a defined overlap area to each other on the pressure bar.
Die Druckbilder werden in der Druckersteuerung als Bitmaps aus in Zeilen und Spalten angeordneten Bitmapdaten gespeichert, wobei jeweils einer Spalte des Bitmaps ein Druckelement eines Druckkopfes zugeordnet werden kann. Den im Überlappungsbereich liegenden Druckelementen der Druckköpfe können gleiche Bitmapdaten des Bitmaps zugeordnet werden, wobei die Druckelemente im Überlappungsbereich derart angesteuert werden können, dass ein einem Bitdatum zugeordneter Druckpunkt sowohl von einem Druckelement des einen Druckkopfes als auch von einem Druckelement des anderen Druckkopfes gedruckt werden kann. The print images are stored in the printer controller as bitmaps of bitmap data arranged in rows and columns, wherein in each case a print element of a print head can be assigned to a column of the bitmap. The printing elements of the print heads lying in the overlapping area can be assigned the same bitmap data of the bitmap, whereby the printing elements in the overlapping area can be controlled in such a way that a print dot assigned to one bit datum can be printed both by a print element of the one print head and by a print element of the other print head.
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Im einfachsten Fall werden abhängig von der Anzahl der Druckelemente im Überlappungsbereich die zugehörigen Spalten des Bitmaps des Druckbildes verdoppelt, so dass die einzelnen Druckelemente im Überlappungsbereich durch eigene Bitmapspalten abgebildet werden. Die zu druckenden Pixel im Überlappungsbereich können nun abwechselnd durch einen der beiden sich überlappenden Druckköpfe gedruckt werden.In the simplest case, depending on the number of printing elements in the overlapping area, the associated columns of the bitmap of the printed image are doubled so that the individual printing elements in the overlapping area are imaged by their own bitmap columns. The pixels to be printed in the overlapping area can now be alternately printed by one of the two overlapping printheads.
Durch Verwendung eines Zufallsgenerators können gegebenenfalls Moiré Effekte im Druckbild verhindert werden, die bei der alternierenden Zuordnung der Bitmapdaten zu Druckköpfen auftreten könnten.By using a random generator, moire effects in the print image may be prevented, which might occur in the alternate mapping of bitmap data to printheads.
Darüber hinaus sind auch komplexere Rasteralgorithmen möglich, die das Pixel abhängig von den umgebenden Pixeldaten entweder dem einen oder dem anderen Druckkopf zuordnen. Z.B. kann der Rasteralgorithmus entscheiden, dass im Überlappungsbereich die Druckelemente desjenigen Druckkopfes drucken, der den restlichen Teil des Druckbildes druckt.In addition, more complex raster algorithms are also possible, which assign the pixel to either one or the other printhead, depending on the surrounding pixel data. For example, For example, the raster algorithm may decide to print in the overlap area the print elements of the print head that prints the remainder of the print image.
Da die Tonwertzunahme bei Druckbildern stark nichtlinear ist, kann ein Versatz von von den Druckelementen der Druckköpfe im Überlappungsbereich gedruckten Druckpunkten im Subpixelbereich noch zu sichtbaren Übergängen führen. Um dieses Problem zu kompensieren, kann eine an einem Referenzdruckmuster gemessene Tonwertkurve im Überlappungsbereich ermittelt werden. Dann kann die Verteilung der Pixel auf die beiden Druckköpfe anhand einer aus der Tonwertkurve entwickelten Korrekturfunktion, die den Subpixelabstand als Eingangsgröße enthält, gezielt korrigiert werden. Um insgesamt eine etwas dunklere Einfärbung im Überlappungsbereich zu erzielen, kann entsprechend der Korrekturfunktion ein Anteil der zu druckenden Pixel von beiden Druckköpfen gleichzeitig gedruckt werden.Since the dot gain in print images is highly non-linear, an offset in the subpixel area of print dots printed by the print elements of the print heads in the overlap area may still result in visible transitions. To compensate for this problem, a tone curve measured at a reference printing pattern in the overlapping area can be detected. Then, the distribution of the pixels on the two printheads can be corrected by means of a correction function developed from the tone curve, which contains the subpixel spacing as an input variable. In order to achieve a slightly darker overall coloration in the overlapping area, according to the correction function, a portion of the pixels to be printed can be simultaneously printed by both printheads.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist damit folgende Vorteile auf:
Eine Kompensation von Mängeln im Druckbild im überlappenden Druckbereich zweier benachbart angeordneter Druckköpfe wird durch Verteilung der zu druckenden Pixel auf die beiden Druckköpfe ermöglicht. Im einfachsten Fall kann bei sich überlappenden Düsen der Druckelemente der Druckköpfe alternierend das Druckelement des einen oder des anderen Druckkopfes einen Druckpunkt auf dem Bedruckstoff erzeugen. Weiterhin ist eine Verteilung der zu druckenden Pixel auf die Druckelemente der beiden Druckköpfe mit Hilfe eines Zufallsgenerators möglich. Zusätzliche Korrekturalgorithmen können den Abstand der Druckpunkte im Subpixelbereich erfassen und durch Kompensationskurven die Pixelrastererzeugung beeinflussen.The method according to the invention thus has the following advantages:
A compensation of defects in the printed image in the overlapping printing range of two adjacent printheads is made possible by distribution of the pixels to be printed on the two printheads. In the simplest case, with overlapping nozzles of the printing elements of the printheads alternately the printing element of one or the other printhead can generate a pressure point on the substrate. Furthermore, a distribution of the pixels to be printed on the printing elements of the two print heads by means of a random number generator is possible. Additional correction algorithms can detect the distance of the print dots in the sub-pixel area and influence the pixel grid generation by compensation curves.
An Hand von Ausführungsbeispielen, die in den schematischen Figuren dargestellt sind, wird die Erfindung weiter erläutert.With reference to exemplary embodiments, which are illustrated in the schematic figures, the invention will be further explained.
Es zeigen:Show it:
Dargestellt ist nach
Nach
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, das im Folgenden erläutert wird, wird die Gefahr, dass z.B. Streifen im Druckbild auf dem Bedruckstoff
- a
- Anzahl der Düsen eines Druckkopfes
- b
- nomineller Überlapp in Pixeln
- m
- Anzahl der Druckköpfe über die Druckbreite
- x = a·m
- Anzahl der physikalisch zu druckenden Pixel
- x' = x – (m – 1)·b
- maximale Druckbreite in Pixel.
- a
- Number of nozzles of a printhead
- b
- nominal overlap in pixels
- m
- Number of printheads across the print width
- x = a · m
- Number of pixels to be physically printed
- x '= x - (m - 1) · b
- maximum print width in pixels.
In
Das Druckbild DB ist in
The print image DB is in
In
In
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Bitmap für das Zeichen "e" im Überlappungsbereich
Z.B. werden im Beispiel der
Das Druckergebnis zeigt die
Vorbereitend wird der Überlappungsbereich
The overlap area is preparing
In einem weiteren vorbereitenden Schritt wird dann das Druckbild gerastert und ein Pixelraster aus Rasterspalten und Rasterzeilen erzeugt, aus der eine Bitmap entwickelt wird derart, dass den Druckelementen DE eines Druckkopfes
Schritt A1 und A2:Step A1 and A2:
Um zu verhindern, dass Druckelemente DE z.B. der beiden Druckköpfe
Schritte A3 und A4:Steps A3 and A4:
Nach einem wählbaren Algorithmus können jetzt im Überlappungsbereich
Oder die Druckdaten werden den Druckköpfen
Durch Verwendung eines Zufallsgenerators können gegebenenfalls Moiré Effekte im Druckbild verhindert werden, die bei der alternierenden Zuordnung der Bitmapdaten zu den Druckköpfen
Darüber hinaus sind auch komplexere Rasteralgorithmen möglich, die das Pixel abhängig von den umgebenden Pixeldaten entweder dem einen oder dem anderen Druckkopf
Da die Tonwertzunahme bei Druckbildern stark nichtlinear ist, kann ein Versatz von aufeinander folgenden Druckpunkten der beiden Druckköpfe
Um dieses Problem des sichtbaren Übergangs im Subpixelbereich zu beseitigen, kann eine Tonwertkurve eines Referenzdruckbildes im Überlappungsbereich
- – Dann kann die Verteilung der Pixel und der Bitmapdaten auf die beiden Druckköpfe
5.1 .5.2 anhand einer aus der Tonwertkurve abgeleiteten Korrekturfunktion, die den Subpixelabstand der Druckpunkte der beiden Druckköpfe5.1 ,5.2 als Eingangsgröße enthält, gezielt korrigiert werden. - – Aus der Tonwertkurve kann eine invers verlaufende Korrekturfunktion ermittelt werden, die den Verlust an Einfärbung kompensiert. Die Tonwertkurve kann als Berechnungsvorschrift oder als Screening-Matrize in
der Drucksteuerung 2 gespeichert werden. - – An Hand der Tonwertkurve kann eine definierte Zahl an Zeilen festgelegt werden, über die doppelt zu druckende Pixel verteilt werden.
- – An Hand der Tonwertkurve kann ein Gewichtungsfaktor bestimmt werden, der zufällig verteilt über die
Rasterzeilen im Überlappungsbereich 10 eine definierte Anzahl von Pixeln von den benachbart liegenden Druckköpfen5.1 und5.2 drucken lässt, um den Verlust an Einfärbung zu kompensieren. - – Wenn die Druckköpfe
5 einen Multilevel-Betrieb vorsehen, kann die von den Druckelementen DE zu feuernde Tropfengrößen entsprechend der Tonwertkurve eingestellt werden.
- - Then the distribution of pixels and bitmap data on the two printheads
5.1 ,5.2 based on the tone curve derived correction function, the subpixel spacing of the pressure points of the two printheads5.1 .5.2 contains as an input, to be corrected. - - From the tone curve, an inverse correction function can be determined, which compensates for the loss of coloration. The tone curve can be used as a calculation rule or as a screening template in the
print control 2 get saved. - - Using the tone curve, a defined number of lines can be set, are distributed over the double-print pixels.
- - Based on the tone curve, a weighting factor can be determined, randomly distributed over the raster lines in the overlap area
10 a defined number of pixels from the adjacent printheads5.1 and5.2 print to compensate for the loss of coloration. - - If the printheads
5 Provide a multi-level operation, the droplet sizes to be fired by the printing elements DE can be set according to the tone curve.
Um insgesamt eine etwas dunklere Einfärbung im Überlappungsbereich
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- DBDB
- Druckbild print image
- PFPF
- Transportrichtung der Bedruckstoffbahn Transport direction of the printing material web
- TD T D
- Drucktaktimpuls Print clock pulse
- DEDE
- Druckelement pressure element
- PRPR
- Pixelraster pixel grid
- ZZ
- Zeile eines Pixelrasters Line of a pixel grid
- SS
- Spalte eines Pixelrasters Column of a pixel grid
- 11
- Tintendruckeinheit Ink printing unit
- 22
- Druckersteuerung printer control
- 33
- Bedruckstoffbahn printing material
- 4.1 bis 4.44.1 to 4.4
- Druckriegel pressure lock
- 55
- Tintendruckkopf Ink print head
- 66
- Sensor sensor
- 77
- Antriebswalze drive roller
- 88th
- Rollensattel role saddle
- 99
- Antriebswalze drive roller
- 1010
- Überlappungsbereich overlap area
- 1111
- Druckregister print register
- 1212
- Düsenseite eines Druckkopfes Nozzle side of a printhead
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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